利用轨检车资料指导线路维修

利用轨检车资料指导线路维修(2010-12-20 13:10:08) 转载标签： 杂谈分类： 线路维修 前 言为适应快速、高速铁路线路维修工作的需要，积极探索运用轨检数据指导线路维修养护，以“讲科学”的态度，按“高标准”的要求，实现设备质量“零误差”。根据铁路职工教育培训规范要求，以提高工班长运用轨检车检测资料的能力，特编写本教材。教材重点利用轨检车数据资料，从图形及检测原理出发，结合现场检查情况，深入进行线路偏差分析，合理确定维修方案，指导线路维修，消灭晃车处所，减少重复偏差，提高动态检测成绩，确保实现“常态优秀、行业领先”的目标，最终实现轨道养护维修的科学管理。在本教材的策划、编著过程中，部检测中心在资料方面提供了无私的帮助，局职教处、工务处有关同志大力支持并进行了具体指导，在此真诚致谢。受作者水平所限，内容不免存有疏漏和不足，有待成书后在诸多专家、同仁的批评指导下不断修订和完善。这本书的形成，得益于邯郸工务段广大技术人员和一线工班长的实践和努力，在此表示感谢。作 者 2010 年10月目 录第一章 轨检车知识简介. 3第一节 我国轨道检查车的发展. 3第二节 轨检车检测原理及项目. 9第二章 轨检车图表的运用. 34第一节 IAE图形分析软件的使用. 34第二节 数据查看工具V1.1的应用. 68第三节 检测项目超限成因分析. 72第四节 检测结果报告表. 82第五节 综合检查车应注意的问题. 92第三章 运用轨检资料指导维修. 93第一节 检测报表在维修中的应用. 93第二节 轨检车偏差的现场精确定位. 98第三节 超限病害的查找. 104第四节 现场实际病害的复核. 112一、 直接复核法. 112二、 特征点复核法. 112三、 参照复核法. 115四、 误判偏差的断定. 115五、 现场病害的分析与查找。. 122第四章 快速区段出分原因分析. 133第二节 主要出分原因. 134第三节 对策措施. 144第五章 轨检车资料的综合应用. 152第一节 钢轨波磨. 152一、 检测原理. 152二、 图例说明. 156三、 应用. 157第二节 工务供电“三线”合一. 160第三节 指导整治便携仪偏差. 162第四节 与轨检仪数据的对比应用. 168第五节 轮轨关系与线路几何尺寸. 182第一章 轨检车知识简介轨道动态检查相比静态检查，能准确反映线路在轮轨作用下的实际变化，更能评价列车运行安全性指标。其检测项目主要包括轨道几何参数、车体加速度参数、动力学指标、钢轨断面参数以及道床断面参数等。因此，轨检车一直是检查轨道偏差、指导线路养护维修、保障行车安全的重要手段。我国轨道动态检查技术随着计算机技术和检测技术的发展而得到迅速发展，从二十世纪50年代的GJ-1型轨检车发展到目前的GJ-5型轨检车，以及为高速铁路而研发的安全综合检测车，检测精度和可靠性大大提高。第一节 我国轨道检查车的发展一、第一代轨检车（机械式轨检车）1953年铁科院研制开发出第一代机械式轨检车，采用弦测法原理，通过机械传动方式检测轨道几何尺寸。将轨距、水平、三角坑、摇晃(用单摆测量)项目的幅值绘制在图纸上，经过人工判读超限值的大小来计算每公里扣分，评价轨道质量。二、第二代轨检车（简易电气式轨检车）在保留GJ-1型车测量方法（弦测法）的前提下，1962年研制出GJ-2型轨检车，将机械传动改为电传动方式，检测项目较GJ-1型车增加了高低不平顺。超限判读和扣分计算方式与GJ-1型车相同。三、第三代轨检车1986年由铁科院铁建所自主研制成功了GJ-3型轨检车，它是我国轨检车技术的一次大飞越。该车采用惯性基准检测原理，使用先进的电传感器、计算机技术来完成高低、水平、三角坑、车体垂直和水平振动加速度的检测。传感器信号经过相关处理，直接以电压大小作为不平顺超限判据，经计算机采集后计算超限等级和数量，并以计算扣分的多少来衡量线路质量的优劣，通过笔式绘图仪记录并显示轨道不平顺检测波形。由于GJ-3型轨检车检测设备大多是采用70年代末80年代初的分离元件，稳定性差，安装时间跨度大，同一种仪器使用的元器件也不尽相同，接口不一致，造成备件选择和维修上极大的困难。四、第四代轨检车1985年我国成功引进美国ENSCO公司研制开发的XGJ型轨检车，在此基础上由铁科院铁建所研制开发出了GJ-4型轨检车，国产化程度达到95%以上。该车根据惯性基准检测原理，使用陀螺、光电、伺服马达传感器，采用信号模拟处理和数字滤波混合技术，经过计算机采集和信号合成处理，以报告和波形方式输出轨道几何不平顺超限结果，经轨道不平顺管理标准的评判，得出轨道质量评价报告，指导现场养护维修。该车于98年研制成功，99年开始推广。五、第五代轨检车(激光摄像技术轨检车)GJ-3型和GJ-4型轨检车所使用的轨距梁存在严重的安全隐患。20世纪末期，国外轨检车技术已向着无移动部件、检测项目齐全、故障判断高智能化、检测系统网络化、检测数据处理科学化的方向发展。1999年通过国际招投标方式引进美国ImageMap公司研制的轨检车检测技术设备，于2003年完成GJ-5型轨检车的验收，并投入到我国既有干线检测生产和科研试验中，该检测设备的激光摄像技术已达到世界同类检测水平。六、安全综合检测车简介随着我国高速铁路的快速发展，原有轨道检查车、接触网检测车、通信信号检测车、绝大多数制造年代较早，仪器仪表等装置比较陈旧。各种检测车按各自专业要求进行检测，彼此没有协调和规划，对正常运营列车秩序有干扰。在提速和高速试验中，由于各种检测车功能单一，做一次大型试验需用56辆，而且各做各的检测，无法形成系统的、统一的试验数据，组织试验难度大，很不方便。在现场提速、高速试验中，挂多辆试验车会加大列车编组，存在困难。因而研制安全综合检测车成为必然。轨道、机车车辆、接触网、通信信号，组成为一个支撑并保障列车运行的设备体系。它们质量状态及工作状态的优劣，对列车运行安全有重大影响。在列车运行状态下，实时对各设备进行检测、评价并采取措施消除各种危及安全的隐患，是保障列车运行安全的重要技术手段。轮轨作用与弓网作用之间有密切联系。轨道几何状态的变化，不仅激扰机车车辆产生振动和滚摆，同时使弓网间接触几何状态和受力状态发生变化。弓网断合，对通信信号设备防干扰及工作稳定可靠性有更高的要求。在列车快速运行条件下，对各种设备状态进行时间上和空间位置上的同步检测，能准确检测各设备相互影响和共同作用下的真实质量状态。其次，铁路运行速度快，行车密度大，同步检测可以消除不同专业单独检测对正常行车秩序的干扰，同时可以减少检测仪器重迭、检测信息不共享、无法同步综合评价，因而工作效率低的缺点。安全综合检测车就是为解决上述问题产生的一种新型检测车。安全综合检测车系统框图如后附。其中光电编码器与车辆轴相连。车辆运行时，光电编码器输出脉冲序列，经过“空间同步脉冲、走行里程、运行速度处理单元”处理后，将空间同步脉冲、走行里程、运行速度等信息分别送入环境监视图像处理、弓网检测、轨道状态检测、轮轨作用力检测子系统。各子系统检测数据都送入中央处理系统、存贮、打印、绘图、显示。弓网检测子系统检测导线高度和拉出值（或之字值）时，需要轨道状态检测子系统提供修正信息。在综合车上，采用了许多最新的检测技术，并且是多专业，多学科结合。其中也包括了上述所介绍过的轨检技术。这里不再重复。综合车上的出现，反映了这样一种趋势，即在科学技术飞跃发展的今天，轨检技术和轨检车有可能向更高级的形式发展。系统总框图目前综检车有安装在V型车上的0号综检车和安排在型车上的10号综检车。区别是0号车能全面检测，而10号车没有安装轨距检测设备。第二节 轨检车检测原理及项目2002年我国从美国IMAGEMAP公司引进GJ-5型轨检车。GJ-5型轨检车仍然采用惯性基准测量原理，但引入了全新的激光摄像测量、网络和数据库技术，包含轨道几何测量系统、车体振动加速度测量系统、GPS里程自动修正系统，环境监视系统等。轨道几何测量系统包含轨距、轨向、高低、水平、三角坑、超高、曲率等项目，车体振动加速度测量系统包含车体垂直加速度和水平加速度两个项目。根据新的轨道动态管理标准，GJ-5型轨检车在原有项目上增加了高低、轨向长波长（70m）、轨距变化率、曲率变化率和横加变化率。新增加的长波长高低、轨向和三个变化率指标主要用于评价高速区段列车运行的安全性与舒适性。变化率是轨道不平顺局部波形特征描述的方法之一，其反应的是幅值的变化快慢，不同于单纯的幅值大小。下面分项目介绍测量原理。一、 轨道几何尺寸指标1. 轨距(光截面测量)：轨道上两股钢轨头部内侧轨顶面下16mm范围内的最短距离称为轨距。世界各国铁路采用不同的轨距有多种。我国习惯称1435mm为标准轨距，大于1435mm为宽轨，小于1435mm为窄轨。光截面测法技术是指将一种窄带光照射在被测物体上，并采用摄象机拍摄该物体，所拍图象就是这种窄光带沿被测物体的截面边缘勾勒出的一条清晰轮廓线。钢轨断面测量正是基于这种测量原理，采用红外激光器作为照射光源，使用CCD摄象机拍摄，通过计算机软件确定激光与钢轨相交的位置，经几何修正，得到钢轨的实际断面轮廓。测量轨距分别采用对准两股钢轨的红外激光和摄像装置，得到每台摄象机所拍摄的图象中轨距点的位置，再与已知两摄象机间距相加得到轨距值。既由左右钢轨的轨距点相对于测量梁两个固定点位移偏差的代数和。轨距采集处理过程(GJ5)2. 曲率:曲率定义为一定弦长的曲线轨道（如30m）对应的园心角（度/30米）。轨检车通过曲线时（直线亦如此），测量车辆每通过30米后车体方向角的变化值，同时测量车体相对两转向架中心连线转角的变化值，即可计算出轨检车通过30米曲线后的相应圆心角的变化值。曲率是以列车走行的单位距离轨道的方向角的变化表示。即：由摇头陀螺陀螺可以测量摇头速率：测量曲率的传感器分布如下图所示。摇头速率陀螺YAW测量车体转弯角速度，位移计DT1、DT2、DT3分别测量车体一位端、二位端心盘附近车体与转向架之间的相对位移，对车辆在曲线上运行时车体与线路方向的偏差进行修正；光电编码器TACH提供速度距离信息。曲率测量原理及传感器分布3. 水平（超高）:指轨道上左右两股钢轨面的水平状态。在直线地段，钢轨顶面应保持同一水平，在曲线地段，应满足外轨设置超高的要求。水平定义为同一轨道断面两轨顶之高差，曲线上的水平称为超高。测量水平的传感器分布如下图所示，从图中可以看出，陀螺平台在这里换成了直接安装在车体纵梁内的倾斜仪（实际上就是加速度计，只是在这里作为水平仪使用）、ROLL和YAW角速率陀螺。图中倾斜仪INCL和侧滚陀螺ROLL用于测量车体倾角C。ROLL测量C中的高频成分CH。INCL测量C中的低频成分（包括车体静止时的倾角）CL。CH与CL之和为C。由于车体摇头会对INCL输出产生附加影响，YAW为INCL提供补偿信号。测量水平的传感器分布特别要强调的是车辆运行过程中，安装在车内的倾斜仪INCL的输出中包含有轨道水平引起的加速度分量A1，离心加速度分量A2，车体摇头加速度分量A3，车体滚动加速度分量A4，车体横向水平位移产生的加速度分量A5等。但是测量水平的有效加速度为A1。 AA1A2A3A4A5 A1A(A2A3A4A5) 采用补偿或滤波等方法自动消除A2、A3、A4、A5的影响，这一系统称为加速度自动补偿系统（即CAS系统）。上述YAW为INCL提供补偿信号，就是消除A2 ，A3的影响。4. 高低:轨道纵向的不平顺情况称为高低或称前后高低不平顺。经过一段时间列车运行后，由于路基状态、捣固坚实程度，扣件松紧、枕木腐朽和钢轨磨耗的不同，就会产生不均匀下沉，造成轨面高低不平。高低指钢轨顶面沿轨道纵向的起伏变化。高低采用惯性基准原理测量，得到高低变化的空间曲线，同时可换算成弦测值。测量高低用的传感器分布如下图所示。高低测量原理及传感器配置除了曲率和水平测量用的传感器外，在车体两侧底板上分别安装了垂直加速度计和位移计（LACC和RACC，LPDT和RPDT）。从加速度计可以得到车体惯性位移，从位移计得到车体与轴箱（即轨道）的相对位移。同样也实现了惯性基准测量。高低的测量结果输出为空间曲线，也可以通过软件选择转换成20m弦测值。5. 方向（轨向）:指轨道上钢轨工作边沿线路纵向的不平顺，即直线不直、曲线不圆。它主要表现为钢轨硬弯和轨向积累残余变形。方向指钢轨内侧面轨距点沿轨道纵向水平位置的变化。方向的测量同样采用惯性基准法，如前所述，安装于轨距测量梁的加速度计（ALGN）用于测量横向惯性参考位移，与轨距测量装置得到的左，右轨距分别相加，就可以得到左，右轨的轨向。在得到横向惯性参考位移时同样会受到干扰的影响。加速度输出信号包含着重力加速度、离心加速度以及振动等影响，因此，也应对其进行补偿或滤除。方向测量处理的数学模型示意图如下所示：6. 扭曲（三角坑）:指在规定距离内两股钢轨交替出现的水平差超过规定值的线路病害。左右两轨顶面相对轨道平面的扭曲，用相距一定基长水平的代数差表示，扭曲反映了轨顶的平面性。如下图所示，若轨顶abcd四点不在一个平面上，c点到abd三点组成平面的垂直距离h为扭曲。扭曲会使车辆产生三点支持一点悬空，极易造成脱轨，特别是圆缓点。扭曲h的计算为：h=(a-b)-(c-d)=h1-h2h1为轨道断面的水平值，h2为轨道断面的水平值，h即为基长L（断面与断面之间距）时两轨道断面的水平差。由前述知，水平已由水平测量系统测出，所以只要按规定基长取两断面的水平差即可得扭曲值。7. 车体振动加速度和轴箱振动加速度:其分横向振动加速度和垂直振动加速度，其是机车车辆对力道几何偏差的动力响应，也是对机车车辆运行的平稳性测量。8. 曲率：曲率是对线段弯曲度的描述，其量值 12蟻锛?/m:t1R 。在轨道检测中用于描述曲线的圆顺度和直线是否直，由于理想的直线可看成半径无穷大的曲线，因此，直线的曲率应趋于0，反之，如不趋于0则直线不直有方向病害出现。它与轨检项目中的“轨向”区别在于描述线路病害的波长不同，“轨向”通常表